富士胶片成功研发锶铁氧体磁带 实现全球较大580TB 存储容量

2020-12-21

        富士胶片控股株式会社宣布，公司已成功研发出使用锶铁氧体（以下简称SrFe）磁性颗粒的磁带，其记录密度高达317Gbpsi*1，为全球较高*2。该记录是在与IBM Research共同进行的磁带额定负荷试验中取得的*3。这代表富士胶片研发出了划时代的技术，可以生产出全球较大容量*4、高达580TB的数据流磁带，为现有磁带容量的约50倍*5。580TB的容量足以存储相当于12万张DVD的数据。

        SrFe是一种磁性材料，具有极高磁性，即使加工成精细颗粒，仍能稳定地保持高性能，作为原材料被广泛用于生产电机用磁铁。富士胶片应用公司自主技术，成功研发出超细“SrFe磁性颗粒”，可用作生产数据存储用微粒磁带介质的磁性材料。富士胶片一直在进行“SrFe磁性颗粒”的商用研发，作为目前用于磁带数据存储介质的钡铁氧体（BaFe）磁性颗粒的迭代品。本次试验中使用的磁带由富士胶片现有的涂布设备生产，已具备量产和商品化的能力。

        随着高清4K / 8K视频的推出、物联网/ICT的进步、AI技术支持下大数据分析的普及，社会上的数据量正在呈指数级增长。其中早已生成但很少被访问的 “冷数据”，据推测占据现在所有数据的80%以上。越来越多的各类“冷数据”所积累下来的数据将被挖掘进行再利用，因此，安全、经济且长期存储数据的需求应运而生。而磁带不仅具有存储容量大、成本低、可长期存储等优点，而且数据可以在与网络隔离的气隙状态下被存储，从而较大限度地降低网络攻击造成的数据损坏和丢失，多年来一直被各大数据中心和研究机构所采用。未来，磁带有望被应用于涉及大规模数据生成的尖端研究领域，如高效管理海量数据的混合云环境*6、实现高质量且高效率生产的智能制造、具有互联网连接的联网车辆等。

        在此次项目中，富士胶片改良了自主磁带技术“NANO CUBIC”*7，进一步提高了磁带的数据记录密度。应用公司自主的纳米颗粒合成技术，通过调整微量元素的添加量和原材料的混合条件，控制颗粒的生长，从而使颗粒体积减少到了现有BeFe磁性颗粒的60%以下，成功生产出适合涂布在磁带上的超细SrFe磁性颗粒。同时，采用新型分散剂将超细SrFe磁性颗粒均匀分散、纳米级排列控制，从而达到高信噪比。

        此外，新研发的平滑非磁性层（下层）的使用，更进一步提高了磁带表面的光滑度，减少了磁头与磁性层的间距，增强了读取能力。将采用自主技术精确布局伺服*8的磁带与IBM Research全新开发的“跟踪技术”*9、“信号处理技术”*10以及相应的写入/读取设备相结合后，验证了其全球较高的317Gbpsi面记录密度，成功实现磁带容量的进一步提升。

        作为全球份额第一*11的计算机数据存储用磁带制造商，富士胶片将继续研发和提供高性能、高品质的媒体和服务，以满足客户的需求和期望，助力解决社会问题。

<富士胶片为此次较新成果作出贡献的技术>

1）研发精细SrFe磁性颗粒

        ·富士胶片成功研发出的SrFe磁性颗粒，与目前磁带介质中使用的BaFe颗粒相比具有更高的磁性特性，颗粒体积低于BaFe颗粒的60%（图2），实现优异的写入/读取性能和低噪音。

        ·与BaFe类似，SrFe也是一种化学性质稳定的氧化物，因此也有望实现数据的长期存储。

2）增强了SrFe磁性颗粒的垂直配向性

        精细颗粒通常很难实现均匀的分散。富士胶片应用了一种新型的分散剂和独特的工艺技术实现了精确的颗粒分散，从而较大限度地发挥精细SrFe磁性颗粒的性能。通过将均匀分散的SrFe磁性颗粒进行垂直排列，实现了高信噪比。

图1：磁带层间结构*12

图2：磁带磁性层横截面的电子显微镜图像（比较其磁性颗粒）

3）提高磁带表面的平滑度

        采用新研发的平滑非磁性层（下层），减少了磁性层与非磁性层界面的粗糙度，提高了磁带表面的光滑度。这使得磁头在读取磁性层中记录的信号时，可以更接近磁带表面（减少间距），提高了信号检测精度和读取性能。

4）研发高精度伺服写入技术

        富士胶片自主研发了一种磁带处理技术，以控制写入伺服模式下的磁带振动。根据IBM Research的评估，通过将伺服信号的波动降到极低，可以较大限度地发挥驱动器的跟踪性能，从而实现磁带宽度方向的高密度数据记录。

*1千兆比特/平方英寸，一种记录密度的测量单位。

*2截至2020年12月16日发布时。在涂布型磁带当中。基于富士胶片公司的调查结果。

*3根据IBM Research Europe（位于瑞士苏黎世）所做验证试验的结果。

*4截至2020年12月16日发布时。为非压缩数据容量。基于富士胶片公司的调查结果。

*5与LTO8比较。

*6一种IT基础设施，将多家公司共享的公共云与提供专用环境的私有云、公司自有服务器相结合，从而优化速度、稳定性、安全性与性价比。

*7富士胶片自有的纳米薄膜涂布型磁带技术，可实现高密度的磁性记录；融合了制备精细磁性颗粒的“纳米粒子技术”、均匀分散和排列精细磁性颗粒的“纳米分散技术”和实现超薄层涂布的“纳米涂布技术”。

*8含有位置信息的磁性信号，预先录入磁带中，使磁头能在正确的位置上记录和回读数据。

*9以纳米级精度将磁头定位在数据磁道上的技术。

*10该信号处理算法可降低高密度记录时读取数据的错误率、确保数据高可靠性。

*11制造商市场占有率。基于富士胶片公司的调查结果。

*12资料来源：一般社团法人 日本电子信息技术产业协会（JEITA: Japan Electronics and Information Technology Industries Association）。